Die vorliegende Erfindung betrifft Zoomobjektive mit Hintergliedfokussierung
(Objektivvorrichtungen) und insbesondere ein Zoomobjektiv, das bei einer Aufnahmevorrichtung,
wie z.B. einer Fernsehkamera und einer Videokamera verwendet wird.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Aufnahmevorrichtungen, wie z.B. Fernsehkameras und Videokameras erfordern
Zoomobjektive mit großer Apertur, die hohe variable Stärkeverhältnisse
und eine hohe optische Leistungsfähigkeit bereitstellen. Insbesondere sind
Farbfernsehkameras zur Übertragung vorzugsweise so aufgebaut, dass sie einfach
betrieben und gehandhabt werden können, und demgemäß werden kleine
Festkörperabbildungsvorrichtungen mit einer Abmessung von 2/3 oder 1/2 Zoll
allgemeinen verwendet. Abbildungsvorrichtungen haben im Wesentlichen eine konstante
Auflösung über ihren gesamten Abbildungsbereich und es ist daher notwendig,
dass Zoomobjektive ebenso eine im Wesentlichen konstante Auflösung vom Zentrum
bis zum Rand eines Sichtbereichs haben.
Demgemäß ist es bei Zoomobjektiven wichtig, nicht nur Aberrationen,
wie z.B. eine sphärische Aberration, eine Koma-Aberration usw. genau zu korrigieren,
sondern ebenso Aberrationen, die asymmetrisch mit Bezug auf eine optische Achse
sind, wie z.B. eine exzentrische Koma-Aberration, die aufgrund von Herstellungsfehlern
zwischen Bauteilen erzeugt wird, so dass eine hohe optische Leistungsfähigkeit
über den gesamten Sichtbereich erhalten wird.
Andererseits sind sogenannte Vier-Einheiten-Zoomobjektive mit einer
ersten Linseneinheit, die eine positive Linseneinheit ist und die während einer
Variation einer Vergrößerung fixiert ist, einer zweiten Linseneinheit
(Variatorlinseneinheit), die eine negative Linseneinheit ist und die sich während
der Variation der Vergrößerung bewegt, einer dritten Linseneinheit (Kompensatorlinseneinheit),
die eine negative Linseneinheit ist und die eine Bildebenenkorrektur während
der Variation der Vergrößerung durchführt, und einer vierten Linseneinheit
(Fokussierlinseneinheit), die eine positive Linseneinheit ist, die eine Bildausbildungsfunktion
hat, die zum Fokussieren verwendet wird und die während der Variation der Vergrößerung
fixiert ist, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite nach dem Stand der Technik
bekannt. Die Vier-Einheiten-Zoomobjektive sind klein und ihre Vergrößerungen
sowie ihre Leistungsfähigkeit kann einfach verbessert werden. Demgemäß
werden die Vier-Einheiten-Zoomobjektive oft als Zoomobjektive zur Übertragung
und für professionelle Zwecke verwendet.
Beispiele von Vier-Einheiten-Zoomobjektiven sind in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1-120522
(siehe Zeile 16 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 bis Zeile 2 in der oberen
linken Spalte von Seite 3 und 1), in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 1-284818
(siehe Zeilen 12 bis 18 in der unteren linken Spalte von Seite 2 und 1),
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
2-100011 (siehe Zeilen 11 bis 19 in der unteren rechten Spalte von Seite
2 und 1), in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-118510 (siehe Zeilen 1 bis 10 in der oberen
rechten Spalte von Seite 3 und 1(A) und 1(B)),
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
2-208618 (siehe dritte Zeile von unten in der oberen rechten Spalte bis
Zeile 7 in der unteren linken Spalte von Seite 3 und 1),
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
2-208619 (siehe Zeilen 11 bis 19 in der unteren rechten Spalte von Seite
2 und 1), in der japanischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 2-208620 (siehe Zeilen 11 bis 19 in der unteren
rechten Spalte von Seite 2 und 1), in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 3-123310
(siehe Zeilen 9 bis 17 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1),
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
3-145615 (siehe Zeilen 3 bis 11 in der unteren rechten Spalte von Seite
2 und 1 bis 8) und in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 4-138407
(siehe Zeilen 2 bis 10 in der unteren rechten Spalte von Seite 2 und 1)
offenbart.
Zusätzlich sind Drei-Einheiten-Zoomobjektive mit einer ersten
Linseneinheit, die eine positive Linseneinheit ist und die während der Variation
der Vergrößerung fixiert ist, einer zweiten Linseneinheit (Variatorlinseneinheit),
die eine negative Stärke hat und die sich während der Variation der Vergrößerung
bewegt, und einer dritten Linseneinheit, die eine positive Linseneinheit ist, die
eine Bildausbildungsfunktion hat und die während der Variation der Vergrößerung
fixiert ist, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite nach dem Stand der Technik
ebenso bekannt. Die dritte Linseneinheit weist eine Linsenuntereinheit (Fokussierlinsenuntereinheit) sowohl
mit einer Funktion zum Fokussieren als zur Durchführung einer Bildebenenkorrektur
während der Variation der Vergrößerung auf. Die Drei-Einheiten-Zoomobjektive
haben einen relativ einfachen Aufbau und werden daher oft bei kommerziellen Videokameras
und dergleichen verwendet.
Beispiele der Drei-Einheiten-Zoomobjektive, die einen Aufbau haben,
bei dem eine fixierte Linsenuntereinheit an einer Position vorgesehen ist, die näher
an einer Bildebene als die Fokussierlinsenuntereinheit gelegen ist, um die Abmessung
und das Gewicht zu verringern und die Leistungsfähigkeit zu verbessern, sind
beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 8-5913 (siehe Absätze 0013 bis 0014 und 2
bis 14), in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 9-159917 (siehe Absätze 0012 bis 0013 und 1),
in dem japanischen Patent Nr. 3097399 (siehe
Absätze 0014 bis 0019 und 1 bis 4)
und in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
Nr. 2000-284173 (siehe Absätze 0032 bis 0035 und 1)
offenbart.
Bei optischen Systemen mit einer Vielzahl von Linseneinheiten, wie
vorstehend beschrieben ist, kann die optische Leistungsfähigkeit in hohem Maße
durch eine Schrägstellung, eine parallele Exzentrizität usw. von jeder
Linseneinheit mit Bezug auf eine optische Achse beeinflusst werden, die durch Differenzen
der Genauigkeit zwischen Linsenstücken und Bauteilen an einem Objektivtubus
verursacht werden. Zum Einstellen der Schiefstellung, der parallelen Exzentrizität
usw. weisen manche Zoomobjektive einen Mechanismus auf, um eine der Linseneinheiten
exzentrisch parallel oder schräg gestellt mit Bezug auf die optische Achse
zu stellen. Die Einstelllinseneinheit hat eine ausreichende Empfindlichkeit bei
exzentrischer Koma-Aberration usw.
Andererseits werden Zoomobjektive mit Hintergliedfokussierung, bei
denen eine Fokussierlinseneinheit an einer Position angeordnet ist, die näher
an einer Bildebene als eine Variatorlinseneinheit gelegen ist, oft als Autofokuszoomobjektive
verwendet, da die Abmessung und das Gewicht der Fokussierlinseneinheit verringert
werden kann.
Bei den Vier-Einheiten-Zoomobjektiven, die in den vorstehend erwähnten
Veröffentlichungen offenbart sind, werden vier Linseneinheiten, die aus positiven,
negativen, negativen und positiven Linseneinheiten in dieser Reihenfolge von der
Objektseite bestehen, angeordnet. Da jedoch ein konvertierter Schrägstellungswinkel
des Einfalls eines auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Seite der vierten
Linseneinheit, die zu der Bildebene weist, groß ist, wenn das Fokussieren an
der Seite durchgeführt wird, die zu der Bildebene weist, variiert eine Einfallshöhe
des auf der Achse liegenden Lichtstrahls in hohem Maße und werden Variationen
der auf der Achse liegenden Aberrationen, wie z.B. eine sphärische Aberration
und eine auf der Achse liegende chromatische Aberration vergrößert. Da
zusätzlich die Brechkraft an einer Seite der vierten Linseneinheit, die zu
dem Objekt weist, verringert wird, muss eine zusätzliche positive Linse an
einer Position angeordnet werden, die näher an dem Objekt als eine Blende liegt,
um zu verursachen, dass ein divergierender Lichtstrahl von der dritten Linseneinheit
konvergiert. Zusätzlich muss die Brechkraft der dritten Linseneinheit verringert
werden, um die Divergenz von der dritten Linseneinheit zu verringern. Als Folge
wird der Betrag einer Bewegung der dritten Linseneinheit vergrößert und
wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs ebenso vergrößert.
Zusätzlich werden bei den Drei-Einheiten-Zoomobjektiven, die
in den vorstehend erwähnten Veröffentlichungen offenbart sind, drei Linseneinheiten,
die aus einer positiven, einer negativen und einer positiven Linseneinheit in dieser
Reihenfolge von der Objektseite bestehen, angeordnet. Da jedoch ein konvertierter
Schrägstellungswinkel des Einfalls eines auf der Achse liegenden Lichtstrahls
an der Fokussierlinsenuntereinheit groß ist, die in der dritten Linseneinheit
enthalten ist, wenn das Fokussieren an der Fokussierlinsenuntereinheit durchgeführt
wird, variiert eine Einfallshöhe des auf der Achse liegenden Lichtstrahls in
hohem Maße und werden Variationen der auf der Achse liegenden Aberrationen,
wie z.B. die sphärische Aberration und die auf der Achse liegende chromatische
Aberration vergrößert. Zusätzlich ist gemäß der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-284137
eine fixierte Linsenuntereinheit mit einer negativen Brechkraft an einer Position
angeordnet, die näher an der Bildebene als die Fokussierlinsenuntereinheit
liegt, die in der dritten Linseneinheit enthalten ist. Demgemäß wird die
Brechkraft der Fokussierlinsenuntereinheit vergrößert und werden die absoluten
Werte und Variationen der auf der Achse liegenden Aberrationen, wie z.B. der sphärischen
Aberration und der auf der Achse liegenden chromatischen Aberration vergrößert.
Zusätzlich sind bei Zoomobjektiven mit Hintergliedfokussierung,
wenn eine Leistungsverschlechterung an einem Weitwinkelende aufgrund von Herstellungsfehlern
zu korrigieren ist, die Linseneinheiten mit Hintergliedfokussierung im Allgemeinen
nicht zur Verwendung als Einstelllinseneinheiten geeignet, da sie sich bewegen.
Bei den Drei-Einheiten-Zoomobjektiven, die herkömmlich bei kommerziellen
Videokameras und dergleichen verwendet werden, wird eine exzentrische Aberration
oft durch Einstellen einer feststehenden Linsenuntereinheit korrigiert,
die in der dritten Linseneinheit enthalten ist. Alternativ können die Einstelllinseneinheiten
zum Korrigieren der exzentrischen Aberration im Hinblick auf die optische Leistungsfähigkeit,
die von Anwendern gefordert wird, und auf die Produktionskosten nicht vorgesehen
werden.
Im Vergleich fordern bei den Vier-Einheiten-Zoomobjektiven, die herkömmlich
zur Übertragung und für professionelle Zwecke verwendet werden, die Anwender
eine hohe optische Leistungsfähigkeit und ist es daher notwendig, die exzentrische
Aberration zu korrigieren. Zusätzlich wird eine Einstelllinseneinheit zum Korrigieren
der exzentrischen Aberration vorzugsweise bei der vierten Linseneinheit als feststehende
Linsenuntereinheit vorgesehen. Jedoch sind eine Blendeneinheit und eine Antriebseinheit
zum elektrischen Steuern der Variation der Vergrößerung in der Nähe
der Seite der vierten Linseneinheit angeordnet, die zu dem Objekt weist, und es
ist nicht vorzuziehen, die Einstelllinsenunterheit an dieser Position anzuordnen,
da die Struktur komplex wird.
Bekannte Tele-Zoomobjektive sind in US
5,898,525 und US 2001/0019455
offenbart.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist auf ein kleines Zoomobjektiv mit Hintergliedfokussierung
gerichtet, das eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit bereitstellt.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Objektivvorrichtung
vorgesehen, die in den Ansprüchen 1 bis 3 angegeben ist. Gemäß einem
zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist ein Aufnahmesystem vorgesehen,
das in Anspruch 4 angegeben ist.
Andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen erkennbar,
in denen ähnliche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile durch
die Figuren darstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die in der Beschreibung enthalten
sind und einen Teil derselben bilden, stellen Ausführungsbeispiele der Erfindung
dar, und gemeinsam mit der Beschreibung dienen sie dazu, die Prinzipien der Erfindung
zu erklären.
1 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß
einem ersten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 1) der vorliegenden
Erfindung an einem Weitwinkelende.
2 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß
einem zweiten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 2) der vorliegenden
Erfindung an einem Weitwinkelende.
3 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß
einem dritten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 3) der vorliegenden
Erfindung an einem Weitwinkelende.
4 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß
einem vierten Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 4) der vorliegenden
Erfindung an einem Weitwinkelende.
5 ist eine Schnittansicht eines Zoomobjektivs gemäß
einem fünften Ausführungsbeispiel (numerisches Beispiel 5) der vorliegenden
Erfindung an einem Weitwinkelende.
6 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen
Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.
7 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen
Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m
beträgt.
8A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
8B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
unendlich ist.
8C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 1, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,11 m beträgt.
9 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem numerischen
Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand 0,3 m beträgt.
10 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm beträgt und der
Objektabstand 0,3 m beträgt.
11A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
11B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm beträgt und der
Objektabstand unendlich ist.
11C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 2, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm beträgt und der
Objektabstand 0,11 m beträgt.
12 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
13 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm ist und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
14A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
14B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
unendlich ist.
14C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 3, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,11 m beträgt.
15 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
16 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
17A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
17B ist eine Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
unendlich ist.
17C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 4, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,11 m beträgt.
18 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 1 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
19 ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 3,25 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
20A ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
0,3 m beträgt.
20B ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm gilt und der Objektabstand
unendlich ist.
20C ist ein Aberrationsdiagramm gemäß dem
numerischen Beispiel 5, das erhalten wird, wenn f = 12,6 mm beträgt und der
Objektabstand 0,11 m beträgt.
21 ist ein schematisches Diagramm, das eine Beziehung
zwischen der Brechkraftanordnung in einem paraxialen Gebiet und der Änderung
eines Sichtfelds aufgrund eines Brennpunkteinstellbetriebs zeigt.
22 ist ein schematisches Diagramm, das ein Aufnahmesystem
mit einem Zoomobjektiv gemäß den ersten bis fünften Ausführungsbeispielen
zeigt.
23A ist ein schematisches Diagramm, das einen Exzentrizitätseinstellmechanismus
gemäß dem ersten bis fünften Ausführungsbeispiel zeigt.
23B ist ein weiteres schematisches Diagramm, das einen
Exzentrizitätseinstellmechanismus gemäß dem ersten bis fünften
Ausführungsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1
ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt, 2 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines
optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt, 3 ist eine Schnittansicht,
die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt, 4
ist eine Schnittansicht, die den Aufbau eines optischen Systems eines Zoomobjektivs
gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
zeigt und 5 ist eine Schnittansicht, die den Aufbau
eines optischen Systems eines Zoomobjektivs gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Schnittansichten der 1
bis 5 entsprechen dem Weitwinkelende und dem unendlichen
Objektabstand.
In jedem Ausführungsbeispiel ist das Zoomobjektiv ein Zoomobjektiv
mit Hintergliedfokussierung mit einer Linseneinheit, die sich zum Variieren der
Vergrößerung bewegt, und einer Linseneinheit (einer Linsenuntereinheit),
die sich für eine Brennpunkteinstellung bewegt und die näher an der Bildebene
als die Linseneinheit angeordnet ist, die sich zum Variieren der Vergrößerung
bewegt. Genauer gesagt weist das Zoomobjektiv eine erste Linseneinheit I, die eine
positive Brechkraft als optische Stärke (Kehrwert der Brennweite) hat und die
während der Variation der Vergrößerung fixiert ist, eine zweite Linseneinheit
II, die eine negative Brechkraft hat und die sich während der Variation der
Vergrößerung bewegt, eine Blende SP zum Einstellen der Lichtmenge und
eine dritte Linseneinheit III, die eine positive Brechkraft hat, die zum Ausbilden
eines Bildes verwendet wird und die während der Variation der Vergrößerung
fixiert ist, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite auf.
Obwohl das optische System des Zoomobjektivs in jedem Ausführungsbeispiel
drei Linseneinheiten I bis III aufweist, weist die zweite Linseneinheit II eine
Linsenuntereinheit (eine vierte Linsenuntereinheit) 2a, die eine negative
Brechkraft hat und die sich zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und
eine Linsenuntereinheit (eine fünfte Linsenuntereinheit) 2b, die ebenso
eine negative Brechkraft hat und die sich zum Korrigieren eines Versatzes einer
Bildebene bewegt, der verursacht wird, wenn die Vergrößerung variiert
wird, in dieser Reihenfolge von einer Objektseite auf. Demgemäß werden
diese Untereinheiten als unabhängige Linseneinheiten betrachtet und somit ist
das Zoomobjektiv gemäß jedem Ausführungsbeispiel ein Vier-Einheiten-Zoomobjektiv
mit vier Linseneinheiten.
In den Figuren bezeichnet GB einen Glasblock, wie z.B. ein Farbtrennprisma,
das an einer Abbildungsvorrichtung vorgesehen ist, an der das Zoomobjektiv angebracht
oder integriert ist.
Die dritte Linseneinheit weist eine Linsenuntereinheit 3a
(eine erste Linsenuntereinheit), die während der Brennpunkteinstellung (während
des Fokussierens) fixiert ist, eine Linsenuntereinheit 3b (eine zweite
Linsenuntereinheit), die sich während der Brennpunkteinstellung bewegt, und
eine Linsenuntereinheit 3c (eine dritte Linsenuntereinheit), die während
der Brennpunkteinstellung fixiert ist, in dieser Reihenfolge von der Objektseite
auf. Die Linsenuntereinheiten 3b und 3c haben positive Brechkräfte
und die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b ist höher als diejenige
der Linsenuntereinheit 3c.
Wenn die Brennweite des gesamten Zoomobjektivsystems an dem Weitwinkelende
auf 1 standardisiert wird und eine paraxiale Nachführung vorgenommen wird,
werden vorzugsweise die folgenden Ausdrücke erfüllt:
0 < &agr;3b < 0,35(1)
0,1 < &phgr;3c/&phgr;3b < 0,8(2)
0,09 < &phgr;3b < 0,19(3)
wobei
&agr;3b:
konvertierter Schrägstellungswinkel des Einfalls eines auf der Achse liegenden
Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3b:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b und
&phgr;3c:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c sind.
Der Ausdruck (1) zeigt eine Bedingung hinsichtlich des konvertierten
Schrägstellungswinkels des Einfalls des auf der Achse liegenden Lichtstrahls
an der Linsenuntereinheit 3b und eine Empfindlichkeit &Dgr;sk bei Hintergliedfokussierung
der Linsenuntereinheit 3b wird im Allgemeinen wie folgt ausgedrückt:
&Dgr;sk = &agr;3b'2 – &agr;3b2(4)
wobei &agr;3b und &agr;3b' der konvertierte Schrägstellungswinkel
des Einfalls bzw. der konvertierte Ausfallswinkel des auf der Achse liegenden Lichtstrahls
an der Linsenuntereinheit 3b sind.
Wenn beispielsweise &agr;3b' von der Brechkraft der Linsenuntereinheit
3c unbestimmt ist und die Notwendigkeit besteht, dass die Hintergliedfokussierung
für das gesamte Zoomobjektiv sichergestellt werden soll, kann die Empfindlichkeit
&Dgr;sk bei Hintergliedfokussierung durch Einstellen des absoluten Werts von &agr;3b
auf einen niedrigen Wert sichergestellt werden. Wenn der konvertierte Schrägstellungswinkel
des Einfalls des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit
3b auf unter die untere Grenze im Ausdruck (1) verringert wird, wird die
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b erhöht und wird die Krümmung
jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, ebenso
vergrößert.
Demgemäß werden das Gewicht und die Aberrationen vergrößert
und werden die Variationen der Aberrationen während der Brennpunkteinstellung
ebenso vergrößert. Wenn der konvertierte Schrägstellungswinkel des
Einfalls des auf der Achse liegenden Lichtstrahls an der Linsenuntereinheit
3b auf über die obere Grenze im Ausdruck (1) vergrößert
wird, wird die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3a erhöht und werden
die Aberrationen ebenso vergrößert. Zusätzlich wird die Empfindlichkeit
bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b verringert und wird
der Antriebshub der Linsenuntereinheit 3b während der Brennpunkteinstellung
vergrößert. Als Folge wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs vergrößert.
Der Ausdruck (2) zeigt eine Bedingung hinsichtlich des Verhältnisses
der Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c zu derjenigen der Linsenuntereinheit
3b. Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug auf
diejenige der Linsenuntereinheit 3b verringert wird und das Verhältnis
auf unter die untere Grenze im Ausdruck (2) verringert wird, ist ein großer
Betrag einer Exzentrizität zum Korrigieren der Aberrationen an dem Weitwinkelende
erforderlich. Wenn zusätzlich die Brechkraft der Linsenuntereinheit
3b mit Bezug auf diejenige der Linsenuntereinheit 3c erhöht
wird und das Verhältnis auf unter die untere Grenze im Ausdruck (2) verringert
wird, wird die Krümmung jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit
3b enthalten ist, vergrößert, da die Brechkraft der Linsenuntereinheit
3b vergrößert wird. Demgemäß werden das Gewicht und
die Aberrationen vergrößert und werden die Variationen der Aberrationen
während der Brennpunkteinstellung ebenso vergrößert.
Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b mit Bezug auf
diejenige der Linsenuntereinheit 3c verringert wird und das Verhältnis
auf über die obere Grenze im Ausdruck (2) erhöht wird, wird die Empfindlichkeit
bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b verringert und wird
der Antriebshub der Linsenuntereinheit 3b während der Brennpunkteinstellung
vergrößert. Als Folge wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs vergrößert.
Wenn zusätzlich die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug
auf diejenige der Linsenuntereinheit 3b vergrößert wird und das
Verhältnis auf über die obere Grenze im Ausdruck (2) vergrößert
wird, wird es schwierig, die erforderliche Hintergliedfokussierung sicherzustellen.
Wenn zusätzlich die Aberration am Weitwinkelende dadurch korrigiert wird, dass
eine der Linseneinheiten exzentrisch gemacht wird, ist es schwierig, den Betrag
der Exzentrizität einzustellen, da die Empfindlichkeit zu hoch ist.
Der Ausdruck (3) zeigt eine Bedingung hinsichtlich der Brechkraft
der Linsenuntereinheit 3b. Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit
3b auf unter die untere Grenze im Ausdruck (3) verringert wird, wird die
Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b verringert
und wird der Antriebshub der Linsenuntereinheit 3b während der Brennpunkteinstellung
vergrößert. Als Folge wird die Gesamtlänge des Zoomobjektivs vergrößert.
Wenn zusätzlich die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b auf über
die obere Grenze im Ausdruck (3) vergrößert wird, wird die Krümmung
jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, vergrößert.
Demgemäß werden das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b und die
Aberrationen vergrößert und werden die Variationen der Aberrationen während
des Fokussierens ebenso vergrößert.
Vorzugsweise wird die exzentrische Aberration am Weitwinkelende dadurch
korrigiert, dass die Linsenuntereinheit 3c exzentrisch (parallel oder geneigt)
mit Bezug auf die optische Achse des Zoomobjektivs gestellt wird. In diesem Fall
wird die Einstelllinseneinheit am nächsten an der Bildebene bei dem Zoomobjektiv
positioniert und wird fixiert, während die Variation der Vergrößerung
oder die Brennpunkteinstellung durchgeführt wird. Wenn demgemäß ein
einfacher Einstellmechanismus bei dem Zoomobjektiv bereitgestellt wird, kann auch
dann, wenn eine Antriebseinheit zum Steuern der Variation der Vergrößerung
und der Brennpunkteinstellung an dem Zoomobjektiv angebracht wird, die exzentrische
Aberration ohne Entfernen der Antriebseinheit einfach korrigiert werden. Somit kann
eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit bereitgestellt werden.
Der vorstehend beschriebene Einstellmechanismus wird nachstehend beschrieben.
Ein Mechanismus, der in 23A gezeigt ist, der den Betrag
der parallelen Exzentrizität der Linsenuntereinheit 3c einstellt,
oder ein Mechanismus, der in 23B gezeigt ist, der den
Betrag einer geneigten Exzentrizität der Linsenuntereinheit 3c einstellt,
kann als Einstellmechanismus vorgesehen werden.
In 23A bezeichnet ein Bezugszeichen
10 den Hauptkörper des Zoomobjektivs und bezeichnet ein Bezugszeichen
11 einen Objektivtubus, der die Linsenuntereinheit 3c hält
und der an dem Hauptkörper 10 mit einer Schraube 12 angebracht
ist. Zusätzlich bezeichnet ein Bezugszeichen 13 eine Kamera, die den
Bildausbildungszustand überwacht, und bezeichnet ein Bezugszeichen
14 einen Monitor, der die Informationen darstellt, die durch die Kamera
13 erhalten werden. Ein Einsteller löst die Schraube 12 und
stellt den Bildausbildungszustand dadurch, dass der Tubus 12 exzentrisch
parallel gestellt wird, mit einem Werkzeug oder Ähnlichem ein, während
er den Monitor 14 betrachtet. Insbesondere wird die Einstellung grob durchgeführt,
während die Punktform an der Mitte mit einem Kollimator oder einer Autokollimationsbank
betrachtet wird, und wird dann eine weitergehende Einstellung so durchgeführt,
dass der zentrale Fluss (die zentrale Koma) und der teilweise Verlauf (Asymmetrie
der Projektionsauflösung) an dem Rand in der Projektion im Gleichgewicht stehen.
Dann wird die Schraube 12 erneut festgezogen, um den Tubus 11
zu fixieren. Zusätzlich können der Betrag und die Richtung der parallelen
Exzentrizität einer optischen Achse BXL der Linsenuntereinheit 3c
mit Bezug auf eine optische Achse AXL des Zoomobjektivs frei wählbar eingestellt
werden.
In 23B bezeichnet ein Bezugszeichen
13 den Hauptkörper des Zoomobjektivs und bezeichnet ein Bezugszeichen
14 eine Linsenfassung, die eine konvexe äußere Fläche hat
und die die Linsenuntereinheit 3c hält. Eine innere Fläche des
Hauptkörpers 13 des Zoomobjektivs ist konkav und ist mit dem gleichen
Krümmungsradius wie demjenigen der äußeren Fläche des Linsenrahmens
14 gekrümmt. Demgemäß kann der Betrag der geneigten Exzentrizität
einer optischen Achse BXL der Linsenuntereinheit 3c mit Bezug auf eine
optische Achse AXL des Zoomobjektivs durch Bewegen der Linsenfassung 14
entlang der konkaven inneren Fläche des Hauptkörpers 13 des Zoomobjektivs
eingestellt werden.
Die 23A und 23B
zeigen einfach Beispiele der Einstellmechanismen und andere Einstellmechanismen
können ebenso verwendet werden. Alternativ kann ein Einstellmechanismus, der
sowohl den Betrag der parallelen Exzentrizität als auch den Betrag der geneigten
Exzentrizität der Linsenuntereinheit 3c einstellen kann, ebenso durch
Kombinieren der Einstellmechanismen vorgesehen werden, die in den 23A
und 23B gezeigt sind.
In den Ausführungsbeispielen beträgt der Betrag der parallelen
Exzentrizität, der für die Linsenuntereinheit 3c gestattet wird,
maximal ungefähr 1 mm und beträgt der Betrag der geneigten Exzentrizität,
der für die Linsenuntereinheit 3c gestattet wird, maximal ungefähr
1°.
Zusätzlich kann in den Ausführungsbeispielen ebenso ein
Einstellmechanismus zum Korrigieren der sphärischen Aberration am Weitwinkelende
durch Einstellen der Position der feststehenden Linseneinheit 3a entlang
der optischen Achse vorgesehen werden. Anders als bei der Korrektur der exzentrischen
Aberration, die relativ häufig durchgeführt wird, ist es nicht notwendig,
die sphärische Aberration wiederholt zu korrigieren, da die
sphärische Aberration im Voraus aus Fehlern der Linsendicke, von Luftspalten,
Krümmungen usw. vorhergesagt werden kann, die bei dem Herstellungsprozess erzeugt
werden. Daher ist die Einstellbarkeit in dem Zustand, in dem die vorstehend erwähnte
Antriebseinheit angebracht wird, nicht sehr wichtig.
Gemäß den Ausführungsbeispielen wird in dem Zustand,
in dem die Linsenuntereinheit 3b so positioniert ist, dass ein Objekt im
Unendlichen im Brennpunkt liegt, wenn die Brennweite des Zoomobjektivs an dem Weitwinkelende
auf 1 standardisiert ist und eine paraxiale Nachführung durchgeführt wird,
vorzugsweise der folgende Ausdruck erfüllt:
|&agr;p3b·ϕ3b·(sk·ϕ3c
– 1)·x·(x + &dgr;)/b2| < 2.0 × 10–4(5)
wobei
&agr;p3b:
konvertierter Schrägstellungswinkel des Einfalls von außerhalb der
Achse liegenden Hauptlichtstrahlen an der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3b:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3c:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c,
sk:
Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit 3c zu der Bildebene,
x:
Betrag der Bewegung der Linsenuntereinheit 3b zwischen einer Position,
an der sie ein Objekt im unendlichen fokussiert, und einer Position, an der sie
ein Objekt an dem nächstmöglichen Abstand an dem Teleobjektivende fokussiert,
&dgr;:
Differenz zwischen einem Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit
3b zu einem virtuellen Bild der Blende SP und einem Abstand von dem Hauptpunkt
der Linsenuntereinheit 3b zu einem virtuellen Bild der Abbildungsposition,
und
b:
Vergrößerung des Zoomobjektivs sind.
Die Beziehung zwischen der Brechkraftanordnung in einem paraxialen
Gebiet und der Änderung eines Sichtfelds (nämlich die Änderung einer
Abbildungsvergrößerung) aufgrund des Brennpunkteinstellvorgangs wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 21 beschrieben. 21
ist ein schematisches Diagramm, das den optischen Betrieb der Abbildungslinseneinheit
zeigt, die näher an der Bildebene als die Blende SP angeordnet ist. Ein außerhalb
der Achse liegender Hauptlichtstrahl, der durch die Blende SP tritt, erreicht eine
Bildebene IG über die Linsenuntereinheit 3a, die Linsenuntereinheit
3b und die Linsenuntereinheit 3c. Hier wird eine Änderung
&Dgr;y des Sichtfelds entsprechend dem außerhalb der Achse liegenden Hauptlichtstrahl
an der Bildebene IG berücksichtigt, wenn die Linsenuntereinheit 3b
sich für die Brennpunkteinstellung bewegt.
Die Änderung &Dgr;y des Sichtfelds aufgrund der Brennpunkteinstellung
wird im Allgemeinen wie folgt ausgedrückt:
&Dgr;y ∝ &agr;p3b·ϕ3b·(sk·ϕ3c
– 1)·x·(x + &dgr;)(6)
wobei gilt:
&agr;p3b:
Winkel des Einfalls des außerhalb der Achse liegenden Hauptlichtstrahls
an der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3b:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b,
&phgr;3c:
Brechkraft der Linsenuntereinheit 3c,
sk:
Abstand zwischen der Linsenuntereinheit 3c und der Bildebene IG,
&dgr;:
Differenz zwischen einem Abstand von dem Hauptpunkt der Linsenuntereinheit
3b zu dem virtuellen Bild der Blende SP und einem Abstand c von dem Hauptpunkt
der Linsenuntereinheit 3b zu dem virtuellen Bild der Abbildungsposition,
und
x:
Betrag der Bewegung der Linsenuntereinheit 3b zwischen einer Position,
an der sie ein Objekt im Unendlichem fokussiert, und einer Position, an der sie
ein Objekt an dem nächstmöglichen Abstand am Teleobjektivende fokussiert.
Da der Betrag der Bewegung x bei der Brennpunkteinstellung im Allgemeinen
proportional zum Quadrat der Brennweite ist, wird der Betrag der Bewegung der Linsenuntereinheit
3b bei der Brennpunkteinstellung am größten am Teleobjektivende.
In den Ausführungsbeispielen wird, da die Brennweite an dem Weitwinkelende
auf 1 standardisiert ist, wenn b das variable Stärkeverhältnis ist, der
standardisierte Betrag der Änderung des Sichtfelds im Allgemeinen wie folgt
ausgedrückt:
Wenn die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b vergrößert
wird und die obere Grenze im Ausdruck (5) überstiegen wird, wird die Krümmung
jedes Linsenelements, das in der Linsenuntereinheit 3b enthalten ist, ebenso
vergrößert. Demgemäß werden das Gewicht der Linsenuntereinheit
3b und die Aberrationen vergrößert und werden die Variationen
der Aberrationen während der Brennpunkteinstellung ebenso vergrößert.
Zusätzlich variiert das Sichtfeld in hohem Maße während der Brennpunkteinstellung
und wird die Darstellung einer Bildaufnahme mit dem Zoomobjektiv verschlechtert.
Zusätzlich weist, wie vorstehend beschrieben ist, die zweite
Linseneinheit II die Linsenuntereinheit 2a, die eine negative Brechkraft
hat und die sich zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und die Linsenuntereinheit
2b auf, die ebenso eine negative Brechkraft hat und die sich zum Korrigieren
der Abbildungsposition (der Bildebene) bewegt, die sich bewegt, wenn sich die Linsenuntereinheit
2a bewegt. Demgemäß werden Variationen der Aberrationen während
der Variation der Vergrößerung unterdrückt und kann eine hervorragende
optische Leistungsfähigkeit erhalten werden. Zusätzlich wird ein Spalt,
der zum Antreiben der Linsenuntereinheit 3b vorzusehen ist, verringert
und werden demgemäß die Abmessung und das Gewicht des Zoomobjektivs verringert.
Numerische Beispiele entsprechend den Ausführungsbeispielen,
die in den 1 bis 5 gezeigt
sind, sind jeweils in den Tabellen 1 bis 5 gezeigt. In jeder Tabelle ist f die Brennweite
des gesamten Zoomobjektivs, ist fno die F-Zahl, ist &ohgr; (als w in jeder Tabelle
gezeigt) der Halbfeldwinkel, ist ri der Radius der Krümmung der i-ten Linsenfläche
von dem Objekt, ist di der Abstand zwischen den i-ten und den (i + 1)-ten Linsenflächen
und sind ni und &ngr;i (als vi in jeder Tabelle gezeigt) der Brechnungsindex bzw.
die Abbe-Zahl des Werkstoffs des i-ten Linsenelements von dem Objekt. In jeder Tabelle
stellt ri = 0,000 ri = ∞ dar.
Die 6 bis 20C
zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den vorstehend beschriebenen numerischen
Beispielen. Die 6, 9,
12, 15 und 18
zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5,
die jeweils am Weitwinkelende (f = 1 mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand
0,3 m beträgt. Die 7, 10,
13, 16 und 19
zeigen Aberrationsdiagramme gemäß den numerischen Beispielen 1 bis 5,
die jeweils an der mittleren Zoomposition (f = 3,25 mm) erhalten werden, wenn der
Objektabstand 0,3 m beträgt. Die 8A,
11A, 14A, 17A
und 20A zeigen Aberrationsdiagramme gemäß
den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an dem Teleobjektivende (f = 12,6
mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand 0,3 m beträgt. Die 8B,
11B, 14B, 17B
und 20B zeigen Aberrationsdiagramme gemäß
den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an dem Teleobjektivende (f = 12,6
mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand unendlich ist. Die 8C,
11C, 14C, 17C
und 20C zeigen Aberrationsdiagramme gemäß
den numerischen Beispielen 1 bis 5, die jeweils an dem Teleobjektivende (f = 12,6
mm) erhalten werden, wenn der Objektabstand 0,11 m beträgt.
In jedem Aberrationsdiagramm zeigt die durchgezogene Linie die e-Linie,
zeigt die gestrichelte Linie die F-Linie, zeigt die Punkt-Strich-Linie die C-Linie
und zeigt die Zwei-Punkt-Strich-Linie die g-Linie.
Zusätzlich stellt in jedem Aberrationsdiagramm „sph" die
sphärische Aberration dar, stellt „as" den Astigmatismus dar, stellt
„dist" die Verzerrung dar und stellt „chro" die seitliche chromatische
Aberration dar. Tabelle 1: Numerisches Beispiel 1
Variabler Bereich der Brennweite1.003.2512.60d70.073.174.92d144.951.410.16d170.220.650.15
Wie aus dem vorstehend Angegebenen deutlich ist, werden gemäß
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen Zoomobjektive mit Hintergliedfokussierung
mit hohen Aperturverhältnissen mit einer F-Zahl von ungefähr 2,0 und hohen
variablen Stärkeverhältnissen von 10 oder mehr erhalten.
Die Beziehung zwischen den vorstehend beschriebenen numerischen Beispielen,
den Ausdrücken (1) bis (4) und dem Änderungsprozentanteil des Sichtfelds
am Teleobjektivende ist in Tabelle 6 gezeigt. Die Linsenuntereinheit 3b
ist eine Linseneinheit mit Hintergliedfokussierung mit einer insgesamt positiven
Brechkraft und bewegt sich entlang der optischen Achse in Richtung auf die Objektseite,
wenn ein Objekt mit einem geringen Abstand zu fokussieren ist. Hier ist der nächstgelegene
Abstand, den das Zoomobjektiv fokussieren kann, auf 110 mm von der Linsenfläche
am nächsten zum dem Objekt eingerichtet. Tabelle 6: Bedingungsausdrücke und Änderungsprozentanteile
des Sichtfelds beim jeweiligen numerischen Beispiel (Brennweite an Weitwinkelende
ist auf 1 standardisiert)
Charakteristiken der dritten Linseneinheit III im jeweiligen Ausführungsbeispiel
(numerischen Beispiel) werden zusätzlich nachstehend erklärt.
Bezugnahme auf erstes Ausführungsbeispiel
Im ersten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 1), das
in 1 gezeigt ist, ist der Wert des Ausdrucks (1) nah
an der unteren Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit
3a gering und weist die Linsenuntereinheit 3a eine relativ geringe
Anzahl von Linsenelementen, genauer gesagt vier Linsenelemente auf, die aus positiven,
positiven, negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der
Objektseite bestehen.
Zusätzlich ist der Wert des Ausdrucks (3) nah an der oberen Grenze.
Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b hoch und
weist die Linsenuntereinheit 3b drei Linsenelemente auf, die aus negativen,
positiven und positiven Linsenelementen in der Reihenfolge von der Objektseite bestehen.
Da das Linsenelement, das am nächsten zu der Objektseite positioniert ist,
ein negatives Linsenelement ist, wird die Einfallshöhe des auf der Achse liegenden
Lichtstrahls an dem negativen Linsenelement vergrößert. Demgemäß
wird die chromatische Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen
mit einer geringen Brechkraft verringert und wird das Gewicht der Linsenuntereinheit
3b verringert.
Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten
3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen
eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend
verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene
Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung.
Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird
eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit bereitgestellt.
Bezugnahme auf das zweite Ausführungsbeispiel
Im zweiten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 2), das
in 2 gezeigt ist, ist der Wert des Ausdrucks (1) nah
an der oberen Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit
3a hoch und weist die Linsenuntereinheit 3a sechs Linsenelemente
auf, die aus positiven, negativen, positiven, positiven, negativen und positiven
Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen. Daher können
die auf der Achse liegende chromatische Aberration und die sphärische Aberration
wirksam verringert werden.
Die sphärische Aberration an dem Weitwinkelende kann ebenso durch
Variieren des Spalts entsprechend d26 in Tabelle 2 bei der Linsenuntereinheit
3a korrigiert werden.
Die Linsenuntereinheit 3b weist drei Linsenelemente auf,
die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in der Reihenfolge von
der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten zu der Objektseite
positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die chromatische Aberration
korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft verringert.
Zusätzlich wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b verringert.
Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten
3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen
eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend
verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit
3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische
Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil
des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit
zur Verfügung gestellt.
Bezugnahme auf das dritte Ausführungsbeispiel
Im dritten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 3), das
in 3 gezeigt ist, weist die Linsenuntereinheit
3a sechs Linsenelemente auf, die aus positiven, negativen, positiven, positiven,
negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite
bestehen. Demgemäß können die auf der Achse liegende chromatische
Aberration und die sphärische Aberration wirksam verringert werden.
Die sphärische Aberration am Weitwinkelende kann ebenso durch
Variieren des Spalts entsprechend d26 in Tabelle 3 bei der Linsenuntereinheit
3a korrigiert werden.
Zusätzlich ist der Wert des Ausdrucks (3) nah an der unteren
Grenze. Demgemäß ist die Brechkraft der Linsenuntereinheit 3b
gering und weist die Linsenuntereinheit 3b eine relativ geringe Anzahl
von Linsenelementen, genauer gesagt zwei Linsenelemente auf, die aus negativen und
positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen.
Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten
3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen
eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend
verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene
Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung.
Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird
eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung gestellt.
Bezugnahme auf das vierte Ausführungsbeispiel
Im vierten Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel 4), das
in 4 gezeigt ist, weist die Linsenuntereinheit
3a sechs Linsenelemente auf, die aus positiven, positiven, negativen, positiven,
negativen und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite
bestehen. Demgemäß können die auf der Achse liegende chromatische
Aberration und die sphärische Aberration wirksam verringert werden.
Die sphärische Aberration am Weitwinkelende kann ebenso durch
Variieren des Spalts entsprechend d26 in Tabelle 4 bei der Linsenuntereinheit
3a korrigiert werden.
Die Linsenuntereinheit 3b weist drei Linsenelemente auf,
die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge
von der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten zu der
Objektseite positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die chromatische
Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft
verringert. Zusätzlich wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b
verringert.
Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten
3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4) angemessen
eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b weitergehend
verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit 3c eine angemessene
Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische Aberration zur Verfügung.
Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil des Sichtfelds gering und wird
eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung gestellt.
Bezugnahme auf das fünfte Ausführungsbeispiel
Im fünften Ausführungsbeispiel (im numerischen Beispiel
5), das in 5 gezeigt ist, weist die Linsenuntereinheit
3a vier Linsenelemente auf, die aus positiven, positiven, positiven und
negativen Linsenelementen in dieser Reihenfolge von der Objektseite bestehen.
Die Linsenuntereinheit 3b weist drei Linsenelemente auf,
die aus negativen, positiven und positiven Linsenelementen in dieser Reihenfolge
von der Objektseite bestehen. Da das Linsenelement, das am nächsten an der
Objektseite positioniert ist, ein negatives Linsenelement ist, wird die chromatische
Aberration korrigiert und werden die anderen Aberrationen mit einer geringen Brechkraft
verringert. Zusätzlich wird das Gewicht der Linsenuntereinheit 3b
verringert.
Zusätzlich werden die Brechkräfte der Linsenuntereinheiten
3b und 3c gemäß den Ausdrücken (2) und (4)
angemessen eingerichtet und kann daher das Gewicht der Linsenuntereinheit
3b weitergehend verringert werden und stellt die Linsenuntereinheit
3c eine angemessene Empfindlichkeit als Einstelleinheit für exzentrische
Aberration zur Verfügung. Zusätzlich ist der Änderungsprozentanteil
des Sichtfelds gering und wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit
zur Verfügung gestellt.
Wie vorstehend beschrieben ist, weist gemäß den vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispielen die dritte Linseneinheit III zur Abbildung,
die näher an der Bildebene als die Blende SP positioniert ist, die feststehende
Linsenuntereinheit 3a, die Linsenuntereinheit 3b, die als Fokussierlinseneinheit
funktioniert, und die Linsenuntereinheit 3c zum Korrigieren der exzentrischen
Aberration am Weitwinkelende auf. Durch geeignetes Einrichten der Brechkräfte
der Linsenuntereinheiten 3a bis 3c wird die Empfindlichkeit bei
Hintergliedfokussierung der Linsenuntereinheit 3b sichergestellt und wird
gleichzeitig das Gewicht verringert. Demgemäß wird eine Brennpunkteinstellung
mit einer kleinen Antriebskraft und einem kleinen Bewegungsbetrag durchgeführt.
Zusätzlich wird die erforderliche Hintergliedfokussierung sichergestellt und
werden Variationen der Aberrationen und des Sichtfelds während der Brennpunkteinstellung
verringert. Demgemäß wird eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit
mit einem einfachen Aufbau zur Verfügung gestellt.
Die Zoomobjektive gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
werden an Aufnahmevorrichtungen, wie z.B. Fernsehkameras und Videokameras derart
eingebracht, dass sie durch andere Objektive austauschbar sind. Ein Aufnahmesystem
(Fernsehkamerasystem), das das Zoomobjektiv gemäß den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbespielen als optisches Aufnahmesystem verwendet, wird nachstehend
unter Bezugnahme auf 22 beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 22 weist ein Aufnahmesystem
117 ein Zoomobjektiv 101 gemäß den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen und eine Kamera 111 auf, die als Aufnahmevorrichtung
funktioniert und an der das Zoomobjektiv 101 angebracht ist.
Das Zoomobjektiv 101 weist eine feststehende Vorderlinseneinheit
102 (eine erste Linseneinheit I), eine Linseneinheit 103 (eine
zweite Linseneinheit II) mit einer Variatorlinsenuntereinheit, die sich entlang
einer optischen Achse zum Variieren der Vergrößerung bewegt, und einer
Kompensatorlinsenuntereinheit, die sich entlang der optischen Achse zum Korrigieren
eines Versatzes einer Bildebene während der Variation der Vergrößerung
bewegt, eine Blende 104, eine Fokussierlinseneinheit 105 (eine
dritte Linseneinheit III) auf, die sich entlang der optischen Achse zum Fokussieren
bewegt.
Zusätzlich weist das Aufnahmesystem 117 ferner einen
Zoommechanismus 109 mit einem Nocken oder Ähnlichem, mit dem ein manueller
Zoombetrieb durch mechanisches Steuern der Position der Linseneinheit
103 entlang der optischen Achse während der Variation der Vergrößerung
durchgeführt werden kann, und einen Fokussiermechanismus 110 mit einer
Stellschraube oder Ähnlichem auf, mit der die Fokussierlinseneinheit
105 entlang der optischen Achse angetrieben wird.
Die Kamera 111 weist einen Glasblock 106, der einem
optischen Filter oder einem Farbtrennprisma entspricht, eine Abbildungsvorrichtung
(einen fotoelektrischen Wandler) 107, wie z.B. einen CCD-Sensor und einen
CMOS-Sensor, der ein Objektbild aufnimmt, das durch das Zoomobjektiv 101
ausgewählt wird, und eine Kamerasteuerung 108, wie z.B. eine CPU auf,
die die Kamera 111 steuert.
Zusätzlich weist das Aufnahmesystem 117 ferner eine
Antriebseinheit 116 auf, die an einer Seite des Zoomobjektivs
101 angebracht ist. Die Antriebseinheit 116 ist mit verschiedenartigen
Betätigungsschaltern einschließlich eines Zoomschalters, eines Autofokussier-/Manuellfokussierschalters
und eines Blendenschalters versehen und dient als Schnittstelle zwischen dem Zoomobjektiv
101 und dem Kamerabetreiber. Die Antriebseinheit 116 weist ein
Zoomstellglied 112, das den Zoommechanismus 109 antreibt und die
Linseneinheit 103 bewegt, um die Vergrößerung zu variieren, ein
Stellglied 113, das die Blende 104 antreibt, ein Fokussierstellglied
114, wie z.B. einen Schrittmotor, der die Fokussierlinseneinheit
105 elektrisch antreibt, und eine Antriebseinheitssteuerung 115,
wie z.B. eine CPU auf, die die Antriebseinheit 116 steuert.
Obwohl die Antriebseinheit 116 in 22
extern an dem Zoomobjektiv 101 angebracht ist, kann die vorliegende Erfindung
ebenso auf Zoomobjektive angewendet werden, bei denen die Antriebseinheiten intern
angebracht sind.
Zusätzlich weist gemäß den vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen das Zoomobjektiv die Linsenuntereinheit 2b auf,
die den Versatz der Bildebene während der Variation der Vergrößerung
korrigiert. Jedoch kann die vorliegende Erfindung ebenso auf Drei-Einheiten-Zoomobjektive
angewendet werden, bei denen die Linseneinheit II frei von der
Linsenuntereinheit 2b ist und die Fokussierlinseneinheit die Funktion der
Linsenuntereinheit 2b hat.
Zusätzlich ist, obwohl die Beziehung zwischen den Brechkräften
der Linseneinheiten oder der Linsenelemente in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen
erklärt ist, die vorstehend beschriebene Beziehung ebenso auf diejenige zwischen
den optischen Stärken anwendbar, die äquivalent zu den Brechkräften
der optischen Beugeelemente sind, die beispielsweise an die Linsenflächen gefügt
sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Teil der positiven
optischen Stärke, die durch die zweite Linsenuntereinheit zur Verfügung
gestellt wird, die sich für die Brennpunkteinstellung bewegt, durch die dritte
Linsenuntereinheit bereitgestellt, die bei der Brennpunkteinstellung feststehend
ist. Demgemäß wird das Gewicht der zweiten Linsenuntereinheit verringert,
während deren Empfindlichkeit bei Hintergliedfokussierung sichergestellt wird.
Daher werden die Antriebskraft und der Bewegungsbetrag der zweiten Linsenuntereinheit
für die Brennpunkteinstellung verringert. Als Folge wird ein kleines Zoomobjektiv
erhalten, das eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit zur Verfügung
stellt.
Zusätzlich kann die dritte Linsenuntereinheit, die während
der Brennpunkteinstellung feststehend ist, ebenso exzentrisch eingerichtet werden,
um die Variationen der Aberrationen zu verringern, die durch die Brennpunkteinstellung
verursacht werden. Demgemäß wird ein Zoomobjektiv mit Hintergliedfokussierung
erhalten, das einen einfachen Aufbau hat und das eine hervorragende optische Leistungsfähigkeit
zur Verfügung stellt.
Zahlreiche offensichtlich im hohen Maße verschiedene Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung können ohne Abweichen von deren Anwendungsbereich
ausgeführt werden, so dass verständlich ist, dass die Erfindung außer
auf das, was in den Ansprüchen definiert ist, nicht auf ihre spezifischen Ausführungsbeispiele
beschränkt ist.
Anspruch[de]
Objektivvorrichtung mit einer Funktion zum Variieren einer Vergrößerung
der Objektivvorrichtung und einer Funktion zum Fokussieren, die in der Reihenfolge
von der Objektseite zu der Bildseite folgendes aufweist:
eine erste Linseneinheit (I), die eine positive Brechkraft hat und die während
der Variation der Vergrößerung fixiert ist;
eine zweite Linseneinheit (II), die eine negative Brechkraft hat, wobei sie eine
Variatorlinsenuntereinheit (2a), die sich zum Zwecke des Variierens der
Vergrößerung bewegt, und eine Kompensatorlinsenuntereinheit (2b)
aufweist, die sich zum Zwecke des Korrigierens des Versatzes der Bildebene bewegt,
der sich aufgrund der Bewegung des Variators ergibt; und
eine dritte Linseneinheit (III), die eine positive Brechkraft hat und die während
der Variation der Vergrößerung fixiert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die dritte Linseneinheit eine erste Linsenuntereinheit (3a), die während
des Fokussierens fixiert ist, eine zweite Linsenuntereinheit (3b), die
eine positive Brechkraft hat und die sich während des Fokussierens bewegt,
eine dritte Linsenuntereinheit (3c), die eine positive Brechkraft hat und
die während des Fokussierens fixiert ist, in dieser Reihenfolge von der Objektseite
zu der Bildseite und einen Einstellmechanismus (12) aufweist zum Einstellen
des Exzentrizitätszustandes von der dritten Linsenuntereinheit in Bezug auf
die optische Achse der gesamten Objektivvorrichtung.Objektivvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Brechkraft
von der zweiten Linsenuntereinheit größer als die Brechkraft der dritten
Linsenuntereinheit ist.Objektivvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei wenn die Brennweite
von der gesamten Objektivvorrichtung bei einem Weitwinkelende den Wert 1 hat, die
folgenden Ausdrücke erfüllt sind:
0,1 < &phgr;3c/&phgr;3b < 0,8
0,09 < &phgr;3b < 0,19
wobei &phgr;3b die Brechkraft der zweiten Linsenuntereinheit ist und
&phgr;3c die Brechkraft der dritten Linsenuntereinheit ist.Bildaufnahmesystem mit:
der Objektivvorrichtung (101) gemäß einem der vorherigen Ansprüche;
und
einem Bildaufnahmegerät (117), bei dem die Objektivvorrichtung angebracht
werden kann.